Pentru fiecare grădinar, fie că este profesionist sau amator, este important să știi cum să-ți înmulți plantațiile. Există multe moduri, iar una dintre cele mai interesante și eficiente este metoda de micropropagare. Ce este, cum funcționează și toată înțelepciunea sa principală - în materialul nostru.
Ce este asta?
Să începem cu cel mai important lucru. În expresia „reproducere microclonală” al doilea cuvânt este clar pentru toată lumea, dar primul - numai pentru elită. Să clarificăm situația. Ce este „microclonal”?
Vorbind în termeni științifici „inteligenti”, aceasta este o subspecie specială de înmulțire vegetativă folosind o tehnică numită „in vitro” (in vitro), care face posibilă obținerea de plante într-un timp mai scurt. Vom înțelege mai clar și mai detaliat în continuare și pentru aceasta ne amintim mai întâi ce este înmulțirea vegetativă și explicăm ce înseamnă termenul „invitro”.
În sălbăticia științifică
Din cursul școliiÎn biologie, știm că plantele pot fi înmulțite în două moduri: prin semințe (când împrăștiem semințele în sol) și vegetativ. Înmulțirea vegetativă este asexuată, are loc prin separarea unei părți de planta mamă. Înmugurirea, înrădăcinarea lăstarilor tineri, transplantarea bulbilor - toate acestea sunt înmulțirea vegetativă.
S-ar părea că cu ajutorul semințelor este mult mai ușor să crești numărul de plante - nu există o astfel de problemă. Cu toate acestea, această metodă are destul de multe dezavantaje; în unele cazuri, este imposibil să folosiți semințe deloc - iar metoda vegetativă, al cărei avantaj incontestabil față de prima este păstrarea totalității genelor plantei părinte, rămâne singura accesibilă și convenabilă. Dar, din păcate, are și lipsuri. De exemplu, lipsa eficienței dorite (de exemplu, la plante precum stejarul, pinul și așa mai departe), speciile de arbori „mai bătrâne” (care au mai mult de 15 ani) nu sunt capabile să se înmulțească prin butași, astfel de proceduri sunt destul de laborioase și consumatoare de energie, plantele rezultate nu corespund întotdeauna normei și probei (pot fi infectate) - și așa mai departe.
Și tocmai pentru aceste cazuri există tehnologia de micropropagare, care, la fel ca Chip și Dale, se grăbește la salvare. După cum sa menționat mai sus, se realizează folosind tehnica „in vitro”, care este tradusă din latină ca „in vitro”. Astfel, această tehnică face posibilă „clonarea” într-o „eprubetă” a unei plante cu gene exact la fel caca și părintele. Acest lucru se datorează faptului că celula este capabilă să dea viață unui nou organism sub influența factorilor externi.
Tehnologia de micropropagare are, fără îndoială, o serie de avantaje și dezavantaje. Vom vorbi despre ele mai târziu.
Care este mai bun decât micropropagarea
La mulți! Și, în primul rând, absența virușilor și a infecțiilor în plantele crescute (deoarece pentru aceasta sunt folosite celule speciale - ele se numesc celule meristeme, particularitatea lor constă în diviziunea neîncetată și prezența activității fiziologice de-a lungul vieții). De asemenea, plantele „extrase” în acest fel au un volum de reproducere destul de mare, iar întregul proces de reproducere este mult mai rapid. Cu ajutorul tehnologiei de micropropagare, este posibil să se efectueze această procedură pentru acele plante pentru care este extrem de problematic să se facă acest lucru prin metode convenționale, „tradiționale”. În sfârșit, în tehnica „in vitro”, plantele pot fi cultivate pe tot parcursul anului, fără a se limita la un interval. Deci, există o mulțime de avantaje la o astfel de tehnică. Și înainte de a ne aprofunda în esența propagării microclonale a plantelor, să atingem o mică istorie a apariției acestei metode. Cui a venit această idee și cum?
Istoria metodei
Primul experiment de succes asupra orhideelor a fost făcut de un om de știință francez în anii cincizeci ai secolului trecut. În același timp, el nu s-a angajat inițial în tehnica „invitro” - a fost dezvoltată înaintea lui și cu destul de mult succes. Cu toate acestea, este JeanMorel - așa se numește experimentatorul francez - s-a hotărât asupra unui experiment similar și l-a efectuat cu succes. Lucrări care vorbesc despre această tehnică au apărut cu câteva decenii înaintea lui - în anii douăzeci ai secolului trecut.
O „clonă eprubetă” a unei plante lemnoase - în special aspen - a fost obținută în anii șaizeci. Sa dovedit a fi mai dificil să lucrezi cu lemnul decât cu florile și alte tipuri de plante, cu toate acestea, aceste dificultăți au fost depășite după o anumită perioadă de timp. În prezent, prin metoda „eprubetă” pot fi obținute peste 200 de specii de arbori din peste patruzeci de familii. Tehnologia de micropropagare a plantelor se justifică și dă roade.
Mai multe despre metoda
După cum probabil ați ghicit, există multe subtilități în dezvoltarea și aplicarea micropropagarii plantelor. Deci, de exemplu, există etape speciale pentru această tehnologie, pe care pur și simplu trebuie să le urmați pentru a obține rezultatul dorit. Trebuie să înțelegeți că neglijarea secvenței acțiunilor sau a unei etape poate aduce absolut deloc rezultatul pe care se bazează crescătorul. Deci, vom vorbi mai departe despre etapele acestei tehnici.
Etape ale micropropagarii plantelor
Această tehnologie implică patru „pași” pe calea obținerii râvnitelor „clone”. Vom încerca să vorbim despre ele cât mai puțin științific posibil, deoarece termenii biotehnologiei nu sunt încă cel mai înțeles lucru pentru un public larg. ȘI,Apropo, vom explica imediat unul dintre acești termeni: explant - așa numesc oamenii de știință din acest domeniu un nou organism separat de organismul părinte. Adică chiar „cobaiul” care va fi crescut în continuare.
Deci, să trecem la „pașii” noștri. Primul pas este alegerea părintelui însuși - sau a donatorului. Această problemă trebuie abordată cu maximă seriozitate și responsabilitate, deoarece pentru a obține o plantă bună, puternică, sănătoasă, noi și „originalul” trebuie să o alegem pe aceeași. După cum știți, un măr nu cade departe de copac.
În aceeași etapă, este necesară izolarea și sterilizarea explantelor, iar apoi organizarea unor astfel de condiții, astfel încât creșterea acestor explante în tehnica „in vitro” să aibă loc cât mai confortabil posibil.
Al doilea „pas” nu ar putea fi mai ușor - este reproducerea în sine. Este posibil într-o lună și jumătate, când mini-buașii au ajuns deja la dimensiunea mazărei și au rudimentele tuturor organelor vegetative. Ea, la rândul său, este urmată de înrădăcinarea lăstarilor care au fost obținuți în etapa anterioară. Se efectuează atunci când planta a format deja un sistem radicular bun.
Ultimul pas este de a ajuta plantele să se adapteze la „viața” din sol, crescându-le într-o seră, apoi transplantându-le în pământ sau vânzându-le – ca să spunem așa, „plecare în lumea mare”. Această etapă, destul de ciudat, este cea mai consumatoare de timp și mai costisitoare, pentru că foarte des, din păcate, se întâmplă ca, odată ajunsă în sol, planta să înceapăpierde frunzele, încetează să crească - și apoi poate muri cu totul. Toate acestea se întâmplă deoarece plantele din eprubetă pierd multă apă atunci când sunt transplantate în pământ. Prin urmare, este necesar să se prevină o astfel de posibilitate în timpul transplantului - pentru care se recomandă pulverizarea frunzelor cu o soluție apoasă 50% de glicerină sau un amestec de parafină. Acest lucru trebuie făcut pe toată perioada de aclimatizare. În plus, în unele cazuri, este recomandabil să se micorizeze în mod intenționat - adică introducerea artificială a ciupercilor în țesuturile plantelor care o infectează. Acest lucru se face astfel încât planta să primească cât mai mulți nutrienți și substanțe organice utile și, de asemenea, să fie protejată de diferiți agenți patogeni.
Asta sunt toate etapele micropropagarii, în care, după cum vedem, nu există nimic complex sau supranatural la nivel global, totuși, repetăm încă o dată, tot acest eveniment necesită o mare responsabilitate și atenție.
Factori de influență
Procesul de micropropagare, ca oricare altul, este influențat de anumiți factori. Să le enumerăm, pentru că „trebuie să cunoști inamicul în persoană.”
- Soiurile, speciile și caracteristicile fiziologice ale plantei părinte - trebuie să fie sănătoasă, să crească intens, dacă este necesar, tratată cu expunere la temperatură.
- Vârsta, structura și originea explantului.
- Durata de cultivare.
- Eficiența sterilizării.
- Un teren bun de reproducere.
- Homoni, săruri minerale, carbohidrați, vitamine.
- Temperatura șiiluminat.
De ce aveți nevoie pentru micropropagare
Există o cerință foarte importantă pentru plantele care vor fi înmulțite în modul de mai sus - pe lângă faptul că trebuie să fie sănătoase. Aceasta este o conservare indispensabilă a stabilității genetice în toate etapele de mai sus. Această cerință este cel mai bine îndeplinită de meristemele apicale, precum și de mugurii axilari de origine tulpină, motiv pentru care se preferă să fie utilizați pentru procedura care ne interesează.
Termenii de mai sus ar trebui să fie de neînțeles pentru profanul obișnuit. Mai jos vom încerca să explicăm ce fel de animale sunt și cu ce să le servim.
meristeme apicale
Mai sus, am menționat deja existența celulelor meristeme speciale – cu alte cuvinte, educaționale. Acestea sunt celule care se divid în mod constant, întotdeauna într-o stare de activitate fizică - datorită căreia masa plantei crește și se formează un țesut special al acestei plante. Se numește meristem. Există multe tipuri de meristeme. În general, ele pot fi împărțite în generale și speciale. Conceptul de meristeme comune include trei grupuri, care, parcă, se succed una de alta. Primul meristem dintr-o plantă este meristemul embrionului, din care provine meristemul apical care ne interesează.
Cuvântul „apical” provine din latinescul „apix” și se traduce prin „top”. Astfel, acesta este sistemul de țesut apical situat chiar în vârful embrionului - și din acesta se formează ulterior lăstarul și începe creșterea și dezvoltarea acestuia. Deci, vorbind despre meristemul apical ca obiect pentru microclonare, trebuie să înțelegem că luăm vârful embrionului pentru nevoile noastre.
Mugurii axilari sunt puțin mai ușori. Toată lumea știe ce sunt rinichii. Mugurele axilar este cel care s-a născut de la axila frunzei. Axila frunzei, la rândul ei, este unghiul dintre frunză și tulpina acesteia; de acolo va crește un rinichi sau o scăpare. Chiar această parte, adică viitoarea lăstatură laterală, este luată și pentru micropropagare ulterioară.
Acum că s-a aruncat puțină lumină peste vălul misterului, putem, în sfârșit, trece la metodele de micropropagare.
Micrometode de reproducere
Propagarea microclonală este încă bună, ceea ce implică practic posibilitatea de a folosi mai multe tehnici diferite simultan. Vom încerca să le acoperim cât mai simplu pe fiecare dintre ele. Există în total patru metode de micropropagare.
Primul. Activarea meristemelor deja existente în plantă
Ce înseamnă asta? Într-o plantă, chiar și într-o micropiesă atât de mică, anumite meristeme sunt deja așezate. Acesta este vârful tulpinii și mugurii săi axilari. Pentru a microclona o plantă, este posibil să „trezim” aceste meristeme până acum latente „in vitro”. Acest lucru se realizează fie prin îndepărtarea meristemului apical al microspromului, sau mai bine zis, a tulpinii acestuia, și apoi tăierea lăstarilor folosind tehnica „in vitro”, fie prin introducerea de substanțe speciale în mediul nutritiv al plantei care activează creșterea și dezvoltarea. a lăstarilor axilari. Metodăactivarea meristemelor „adormite” este principala, cea mai populară și eficientă și a fost dezvoltată încă din anii șaptezeci ai secolului trecut. Căpșunul a devenit primul „cobai” în aplicarea micropropagarii plantelor de acest tip. Este important să rețineți, totuși, că este interzisă înmulțirea culturilor pe termen nelimitat în acest mod, deoarece aceasta este plină de pierderea capacității de a înrădăcina și, în unele cazuri, de moartea plantei.
Al doilea. Apariția mugurilor advențiali de către forțele plantei în sine
Orice parte izolată a unei plante are o abilitate cu adevărat magică, propria sa superputere. Dacă în timpul propagării microclonale mediul nutritiv al plantei și toate celel alte condiții de viață sunt favorabile și confortabile, atunci poate restabili părțile lipsă. Are loc un fel de regenerare - țesuturile plantei formează muguri advențiali, sau anexali - adică cei care apar, parcă, „din rezerve vechi”, și nu din țesuturi noi. Astfel de muguri sunt neobișnuiți, deoarece apar, de regulă, în acele locuri în care nu v-ați aștepta să apară - pe rădăcini, de exemplu. În acest fel, multe flori sunt adesea propagate, din nou - căpșuni. Aceasta este a doua cea mai populară și eficientă metodă de micropropagare a plantelor.
Al treilea. Embriogeneză somatică
Cu al doilea cuvânt, totul ar trebui să fie mai mult sau mai puțin clar. Să atingem primul - ce înseamnă somatic? Acest cuvânt în acest sens este direct legat de celulele cu același nume. Astfel de celule sunt numite acelea care alcătuiesc corpul organismelor multicelulare și nuparticipa la reproducerea sexuală. Pe scurt, toate acestea sunt celule, cu excepția gameților. Embriogeneza somatică se realizează într-un mod destul de simplu: embrionii se formează din celulele de mai sus (adică somatice) folosind tehnica „in vitro”, care ulterior, atunci când organizează condiții adecvate pentru dezvoltare cu un mediu nutritiv optim, se transformă în o plantă întreagă independentă. În acest caz, putem vorbi despre un astfel de concept precum totipotența (capacitatea oricărei celule, datorită diviziunii, de a iniția orice tip de celulă al unui organism). Se crede că în cele din urmă astfel de embrioni se dezvoltă într-un răsad. Embriogeneza somatică este, de asemenea, bună pentru că este posibilă obținerea semințelor artificiale în acest mod. Această metodă a fost descoperită pentru prima dată la mijlocul secolului trecut în celulele de morcov.
În propagarea palmierului de ulei se folosește o metodă similară activ de micropropagare a plantelor. Chestia este că, întrucât nu are nici lăstari, nici lăstari laterali, înmulțirea lui vegetativă este imposibilă (sau, în orice caz, foarte, foarte dificilă), la fel cum sunt imposibile butașii. Astfel, metodologia de mai sus este singura dintre toate cele mai accesibile și optime atunci când lucrați cu această plantă.
Al patrulea. Lucrul cu țesutul calus
Un alt termen a „plutit” fără probleme în rețeaua narațiunii noastre și, în primul rând, este necesar să-i clarifice sensul. Ce este țesutul calus? Toată lumea știe că pe rană, când trăiește puțin, apare o crustă care se usucă. Și dacă o scoți, rana începe să sângereze din nou. Jucăriecrusta în sine, cu alte cuvinte, „țesutul de vindecare, este țesutul calus. Celulele acestui țesut, nu numai că contribuie la vindecarea rănilor, sunt și totipotente - adică, așa cum s-a explicat deja mai sus, permit apariția unei noi plante. Și de aceea mugurii anexali (adventivi - am introdus deja acest termen înainte) pot apărea și pe un astfel de țesut.
Această metodă dintre toate cele patru de mai sus este poate cea mai puțin populară. În primul rând, acest lucru se datorează faptului că separarea prea frecventă a celulelor țesutului calus poate duce la tulburări ale genelor și mutații de diferite niveluri. Deoarece păstrarea genotipului este foarte importantă pentru micropropagare, iar cultura de țesut trebuie menținută la cel mai în alt nivel. În plus, cu încălcările de mai sus, apar și alte neajunsuri: statură mică, susceptibilitate la boli și așa mai departe. Cu toate acestea, în unele cazuri, reproducerea este posibilă doar într-un mod similar - de exemplu, pentru sfecla de zahăr, pur și simplu nu există altă metodă.
În continuare, de exemplu, vom spune câteva cuvinte despre clonarea unor anumite plante, dar mai întâi trebuie să împărtășim informații despre recuperarea plantelor folosite ca material săditor. Cum se poate realiza acest lucru?
Recuperare
Există mai multe modalități de a transforma o plantă de la bolnavă la sănătoasă, iar prima dintre ele este să așezi mugurii într-o cameră specială, sau o cutie, unde sunt menținute condițiile sterile, și să o „umpli” cu antibiotice. Această metodă este bună pentru toată lumea, cu excepția faptului că nu face față tuturor bacteriilor.și virusurile la care pot fi expuse plantele. În astfel de cazuri, pentru a dezinfecta plantele, li se administrează termoterapie - cu alte cuvinte, tratament termic în camere speciale izolate, unde temperatura este crescută zilnic timp de câteva zile la rând. Chimioterapia este o altă modalitate de a combate infecțiile și bacteriile pentru plantele infectate.
Despre clonarea cartofilor
Cartoful, apropo, este una dintre puținele culturi care pot fi înmulțite prin a patra dintre metodele de mai sus. Dar, desigur, aceasta este departe de singura cale - și adesea recurg și la activarea meristemelor apicale și axilare „adormite”. Tuberculii obținuți în urma clonării sunt exact la fel cu cei „originali” - diferă doar într-o dimensiune mai mică, aceștia sunt așa-numiții microtuberci. Și, în plus, vor fi cu siguranță sănătoși și fără viruși.
În propagarea microclonală a cartofilor, se cultivă în eprubete cu două butași, eprubetele sunt plasate la lumina lămpilor fluorescente cu o putere de șase până la opt mii de lux, temperatura se menține noaptea în termen de optsprezece grade, în timpul zilei - aproximativ douăzeci și cinci. În Rusia, cartofii sunt cultivați cel mai activ prin clonare.
Despre clonarea mărului: ce trebuie să știți
În micropropagarea merilor se folosește pe scară largă prima metodă - înmulțirea cu ajutorul mugurilor axilari. Există o mare capacitate a acestei culturi de a înrădăcina și rata de supraviețuire a mai multorexplante.
Au fost plasate într-un mediu nutritiv lichid, care a fost actualizat constant - zilnic. Temperatura pentru plantele cu eprubete a fost, de asemenea, menținută la douăzeci și cinci de grade în timpul zilei, experimentul a fost efectuat timp de trei până la patru săptămâni.
Fapte interesante
- Această tehnică, după cum puteți ghici cu ușurință, și-a primit numele de la conceptul de „clonă”, care a apărut în 1903. Din limba greacă, acest cuvânt este tradus ca „descendent” sau „tăiere”.
- Primul loc din țara noastră unde s-au efectuat primele încercări experimentale de înmulțire microclonală a plantelor a fost Institutul Timiryazev din Moscova.
- Micropropagarea clonală este o metodă excelentă de control al virușilor și de a produce plante sănătoase, fără infecții.
- Perioada prin care trece o plantă înainte de înflorire și fructificare se numește juvenilă - iar la acele organisme care sunt obținute prin clonare, aceasta este minimizată.
- Statele Unite ale Americii, Țările de Jos, Italia, Polonia, Israelul și India sunt considerate a fi țările lider în producția de plante în modul de mai sus.
- Aproape două mii și jumătate de specii și soiuri de plante pot fi acum înmulțite folosind tehnica „in vitro”.
- În stadiile incipiente, plantele crescute in vitro pot diferi ca aspect, dar pe măsură ce cresc, toate diferențele dispar, iar în cele din urmă plantele devin asemănătoare, ca gemeni.
- Explantele de la plante tinere sunt cel mai bine înrădăcinate decât dinmatur.
- Una dintre condițiile importante în înmulțirea microclonală este alegerea celui mai favorabil mediu nutritiv pentru plantă și poate fi atât lichid, cât și solid.
- Celulele țesuturilor meristematice de obicei nu conțin viruși.
- Mărimea explantului este direct legată de posibila prezență a virușilor în acesta. Cu cât este mai mic, cu atât este mai mic riscul de infecții.
- Un alt nume pentru micropropagare este propagarea meristemelor.
Aceasta este informația despre micropropagarea plantelor, un subiect pe cât de complex, pe atât de interesant.
